IL-17和IL-17受體及其基因多態性的研究進展

張麗麗，沈 婕，鄧蓉蓉，趙 玉(綜述)，王 靜※(審校)

(1.蘭州大學第二臨床醫學院，蘭州 730030； 2.蘭州大學第二醫院腎內科，蘭州 730030)

白細胞介素17(interleukin-17，IL-17)最初是由Rouvier等[1]于1993年從激活的嚙齒類T細胞雜交瘤中克隆出的cDNA序列，命名為CTLA-8。2011年Yao等[2]發現，CTLA-8蛋白可以分泌到細胞外，并激活成纖維細胞的核因子κB (nuclear factor-κB，NF-κB)，誘導IL-6分泌，與IL-6共同激活T細胞的增殖，其性質與細胞因子類似，故將CTLA-8改名為IL-17。2005年，IL-17因一種新型的被命名為Th17的輔助T細胞類群的發現而受到重視[3]。IL-17與IL-17受體(IL-17R)通過結合發揮生物學效應，且多項研究表明，IL-17基因的單核苷酸多態性(single-nucleotide polymorphisms,SNPs)與多種疾病相關，尤其是自身免疫性疾病[4]。現將IL-17和IL-17R及其SNPs的研究進展予以綜述。

1 IL-17和IL-17R

1.1IL-17的來源 1989年，Mosmann等[5]提出Th可分為兩個亞群，即Th1和Th2，它們擁有特有的細胞因子及效應功能。Th17的發現源于對實驗性自身免疫性腦脊髓炎和膠原蛋白誘導性關節炎的研究。傳統觀點認為上述兩種自身免疫病是由Th1介導的，然而研究發現，清除或中和Th1的細胞因子——γ干擾素或IL-12并不能減緩疾病的進展，反而清除IL-23可以[6]。隨后的研究證實，IL-23可以刺激記憶性CD4+T細胞分泌IL-17，進一步研究發現，IL-17+T細胞缺失可以使自身免疫性腦脊髓炎等自身免疫病的發病受到抑制，從而認識到IL-17+T細胞不是經典的Th1誘發的自身免疫性疾病[7]。這種可以分泌IL-17的CD4+T細胞亞群被稱為Th17。

IL-17不僅僅來源于Th17，Uhlig等[8]發現，在重組激活基因缺陷小鼠中IL-23依然能夠誘導IL-17的表達，證明IL-23可誘導先天免疫細胞產生IL-17。產生IL-17的先天免疫細胞主要有淋巴組織誘導細胞、自然殺傷細胞、CD3+穩定的自然殺傷性T細胞、γδT細胞及髓系細胞。此外，肥大細胞和中性粒細胞也可以產生IL-17。

1.2IL-17家族 迄今為止，IL-17已發現有6個家族成員，即IL-17A～F[9]。IL-17A是IL-17家族的原型，是由155個氨基酸組成并由二硫鍵連接的同型二聚體糖蛋白，相對分子質量為35×103。IL-17F與IL-17A有50%的同源性，而IL-17B～E與IL-17A的同源性僅為16%～30%，且定位在不同的染色體上，但這些細胞因子在人鼠之間的保守性為62%～88%。IL-17家族成員主要以同源二聚體或異源二聚體的形式行使功能。

1.2.1IL-17A和IL-17F IL-17A和IL-17F都是重要的促炎細胞因子，可在多種細胞中表達。它們可以誘導促炎細胞因子[腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α，TNF-α)，IL-1，IL-6，IL-18，粒-巨噬細胞集落(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)，集落生成刺激因子(granulocyte-colony stimulating factor，G-CSF)]、趨化因子[CXC型趨化因子配體1(CXC chemokine ligand-1，CXCL1)，CXCL8，CXCLl0]、抗菌肽(黏蛋白、β防御素、S100A-9蛋白)、基質金屬蛋白酶1(matrix metalloproteinase-1，MMP1)及NF-κB受體活化因子配體等的表達，引起組織細胞的浸潤和組織破壞[10]。此外，IL-17A或IL-17F與其他細胞因子(如TNF-ɑ、IL-1β以及γ干擾素等)聯合作用，協同增強對多種靶細胞的促炎反應[11]。

1.2.2IL-17E (IL-25) IL-17E(亦稱IL-25)是IL-17家族中最為異類的細胞因子，與IL-17A只有不到17%的同源性。它來源于記憶性Th2、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、肥大細胞和上皮細胞，并在Th2免疫應答和過敏性反應中發揮重要作用。IL-25可以引起IL-4、IL-5和IL-13基因的表達，隨即引起Th2樣反應。IL-25的受體為IL-17RB，但其活化需要包含IL-17RA與IL-17RB的異源二聚體復合物的參與。

1.2.3IL-17B、IL-17C和IL-17D IL-17B主要來源于軟骨細胞和神經細胞。與IL-17E一樣，IL-17B也與IL-17RB結合，但其親和性較IL-17E低，且IL-17B-IL-17RB的信號轉導機制尚不明確[9]。IL-17C來源于上皮細胞、角質細胞、炎性反應時的CD4+T細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞，它可以與IL-17RE及活化的NF-κB結合[9]。研究顯示，IL-17C與上皮細胞的先天免疫反應密切相關[12],且可能與IL-17A以及IL-17F聯合參與銀屑病的發病[13]。肺和腸組織中的肺炎支原體和Toll樣受體5鞭毛蛋白受體激動劑可引起IL-17C的表達[14]。IL-17B和IL-17C都能夠誘導單核細胞的TNF和IL-1β表達，并能引起中性粒細胞浸潤。

IL-17D mRNA在多種組織中可被檢測到，但在免疫細胞中，它只表達于靜息的CD4+T和B細胞。雖然類風濕結節中也檢測到了IL-17D的表達，但其潛在的致病作用還有待研究。IL-17D與IL-17B的同源性很高，可與IL-17A、IL-17F和IL-17E共同抑制造血祖細胞集落的形成。IL-17D的受體至今還未被發現。

1.3IL-17R家族 IL-17R家族由五個成員組成：IL-17RA～E，它們都屬于Ⅰ型單次跨膜蛋白，且都含有保守的結構基序，包括一個胞外纖維連接蛋白Ⅲ樣結構域和一個胞質的纖維母細胞生長因子基因的相似表達 (similar expression to FGF genes,SEF)/IL-17R(SEFIR)結構域。IL-17R家族成員之間可形成不同的受體復合物，通過與不同的配體結合行使功能。

IL-17RA表達廣泛，尤其在造血組織中水平較高。不同于其他IL-17R，IL-17RA還包含兩個獨特的結構域，即靠近SEFIR的Toll/白細胞介素1受體樣環狀結構域和C′末端結構域。IL-17RA可以引起多種分子的產生和釋放，如細胞因子(IL-6、G-CSF、GM-CSF)、趨化因子(CCL2、CCL7、CCL20、CXCL1、CXCL5)、抗微生物肽(β防御素-2、S100A7、S100A8、S100A9)、黏蛋白(黏蛋白5B和黏蛋白5AC)及基質金屬蛋白酶(MMP1、MMP3、MMP9、MMP12和MMP13)等，也可與多個IL-17家族成員結合發揮生物學作用。IL-17RA缺失可以抑制IL-17E的功能，其在IL-17B、IL-17C和IL-17D反應體系中的作用還未被證實。

IL-17RB可以在ckit+lin-細胞、Th2、Th9、纖維母細胞、嗜堿性粒細胞中表達，主要見于肺、腎、骨和胎兒肝臟組織。它能夠結合IL-17B和IL-17E，并與IL-17RA形成復合物介導細胞對IL-17E/IL-25的反應。

IL-17RC與IL-17RA的廣泛表達相反，只局限或優先表達于特定組織和非造血細胞，其表達的細胞主要有脂肪細胞、軟骨細胞、纖維母細胞和上皮細胞，可見于前列腺、軟骨、腎、肝、心臟和肌組織。盡管體內許多IL-17RC亞型的作用還不清楚，但它們在某些前列腺腫瘤中存在高表達[15]。

IL-17RD主要表達于內皮和上皮細胞。與IL-17RB和IL-17RC相似，IL-17RD也可與IL-17RA形成復合物，并與IL-17RA共定位，這種相互作用可以調節IL-17A的功能。

IL-17RE是IL-17R家族中了解最少的成員，可表達于組織的上皮細胞，IL-17C是它的配體。近期研究顯示，IL-17和IL-17RE表達水平的升高提示細胞性肝癌患者的預后較差[16]。

1.4IL-17的信號轉導 IL-17可以激活其他細胞因子共有的下游信號通路，包括NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶、c-Jun氨基端激酶、CCAAT/增強子結合蛋白、磷酸肌醇3-激酶、杰納斯激酶、p38和胞外信號調節激酶。它的另一個重要功能是調控一些由TNF引起的促炎細胞因子和趨化因子mRNA的穩定性，從而放大靶細胞對IL-17的反應。近期研究發現，IL-17可誘發通路中的一些重要的信號轉導媒介分子，包括NF-κB激活劑1、轉化生長因子β激活激酶1和腫瘤壞死因子受體相關因子6，它們可調節NF-κB、促分裂原活化蛋白激酶及CCAAT增強子結合蛋白的活性[17]。

2 IL-17和IL-17受體的基因多態性與疾病

SNPs是指當人體基因組中單個核苷酸堿基不同時所導致的DNA序列的變異，包括單個堿基的缺失和插入，但更多的是單個堿基的置換，多數在CG序列上出現。人類遺傳基因的差異有90%都可歸因于SNPs所引起的基因變異。許多研究都顯示，IL-17或其受體的多態性與自身免疫性疾病如哮喘的發生和發展有關、類風濕性關節炎的嚴重程度相關[18]。目前研究最多的是IL-17A和IL-17F的多態性與疾病的關系。

2.1類風濕關節炎 類風濕關節炎是一種以慢性侵蝕性關節炎為特征的全身性自身免疫性疾病，其病理特征包括滑膜成纖維細胞增殖、CD4+T細胞及漿細胞浸潤、關節和軟骨破壞等，其最終導致關節畸形。多項研究顯示，IL-17基因多態性與類風濕關節炎有一定相關性。Paradowska-Gorycka等[19]研究發現，His161Arg(7488A/G；rs763780)和Glu126Gly(7383A/G；rs2397084)與類風濕關節炎的易患性無關聯，但His161Arg的多態性卻與疾病的活動度，如疼痛關節數目、健康評定問卷評分或類風濕關節炎疾病活動性評分——C反應蛋白評分有關。此外，Glu126Gly的多態性可能與類風濕關節炎患者疾病持續時間有關。Furuya等[20]發現，在IL-17的三種基因型(rs3804513、rs3748067和rs19742261)中，rs3804513與日本人群的關節破壞和早期類風濕關節炎進展有關。Nordang等[21]研究發現，IL-17A啟動子區SNP rs2275913與挪威類風濕關節炎患者存在弱相關。

2.2炎癥性腸病 炎癥性腸病包括克羅恩病(Crohn disease，CD)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)，是胃腸道慢性復發性炎性疾病，部分是由慢性炎癥后腸道菌群對免疫反應的耐受所致。與健康人或患有感染或缺血性結腸炎的患者相比，CD或者UC患者腸內和血清中的IL-17A、IL-17F水平增高。據報道，IL-17A/-197A和IL-17F/7488T等位基因與UC的高風險度相關，且UC患者IL-17A/-197A→A和IL-17F/7488T/T基因型的發生頻率顯著高于非UC患者[22]。Chen等[23]研究發現，UC患者IL-17F 7488GG基因型的頻率顯著低于對照組，提示IL-17F 7488A→G多態性對中國人群UC有微弱的保護作用。

2.3哮喘 哮喘是一種以可逆性氣流受限為特征的呼吸道慢性炎性疾病，由多種細胞參與。過去一般認為哮喘與Th2介導的免疫反應有關，但近期研究發現，Th17和IL-17參與了哮喘的發病。Chen等[24]研究發現，IL-17啟動子區的SNP rs2275913與兒童哮喘的疾病進展密切相關，且與血清總免疫球蛋白E的水平及肺功能有關。Bazzi等[25]發現，IL-17A基因的rs17880588位點對哮喘患者有保護作用。Kawaguchi等[26]通過研究IL-17F的5個多態性位點發現，IL-17F rs763780(7488T→C)多態性與哮喘顯著相關。

2.4腎臟疾病 IL-17與IL-17R在腎臟疾病中的作用目前研究的較少。IL-17和Th17已被證實在一些腎臟疾病小鼠模型中有一定的作用[8]，如系統性紅斑狼瘡、腎毒性腎炎、同種異體移植物排斥、抗中性粒細胞胞質抗體相關性腎小球腎炎及抗腎小球基膜性腎小球腎炎等。Dudas等[27]提出，IL-17A對人近曲小管細胞有促炎/促纖維化作用。Kim等[28]在IL-17和IL-17R基因多態性與終末期腎臟病關系的研究中指出，IL-17A的基因多態性與終末期腎臟病無關，但首次提出IL-17RA(rs4819554)和IL-17E(rs10137082)與終末期腎臟病的疾病發展有顯著的相關性。

2.5胃癌 胃癌是全球人類最常見的癌癥之一。研究發現，胃癌患者的IL-17F A7488G基因型的頻率與對照組比較有顯著的差異，與AA基因型比較，GA和GG基因型明顯增加了胃癌的發病風險；G等位基因攜帶者(GA或GG)與CC相比，也與胃癌的高發生率有關[29]。Shibata等[30]研究發現，IL-17A/-197A等位基因的數目與胃癌的發展顯著相關。IL-17A/-197A→A純合子的頻率在胃癌患者中也顯著增高。IL-17A/G-197A的多態性相對于彌漫型胃癌而言，更與腸型胃癌相關。此外，IL-17A/-197A等位基因攜帶者有更高的胃黏膜萎縮發生率，且-197A等位基因與炎癥評分呈正相關。

2.6其他相關疾病 除以上疾病外，IL-17A的SNPs與受體的急性移植物抗宿主病[31]、冠狀動脈疾病[32]相關；而IL-17F基因多態性與慢性特發性血小板減少性紫癜[33]、白塞病[34]、肺結核易患性[35]有關。

3 小結與展望

隨著Th17和IL-17因子的發現，以及對IL-17和IL-17R家族的生物學功能、信號轉導及其多態性的研究，使它們在多種疾病中的作用越來越受到重視。目前對于IL-17和IL-17R的SNPs與疾病的相關性還研究尚少，但是對于IL-17及IL-17R基因分型與相關疾病的發病機制、易患性及嚴重程度的相關性的研究，將會成為IL-17及IL-17R研究的重點，為相關疾病的認識和靶向治療提供新的思路和方向。

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